(57)【要約】【課題】  ノイズによる影響を排除して合焦点への位置合わせを精度よく行うことができるプロジェクタを提供する。【解決手段】  受光センサ２１は、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光して、反射光の受光量に応じた信号を出力する。演算部２２の丸め込み演算部２２ｄは、受光センサ２１からの信号の値が予め設定された範囲内になるように、範囲外の信号の値を範囲内の値に置き換える。丸め込み演算部２２ｄによる処理後の信号に対して積分器２２ｅで積分を行うことで画像のコントラスト値を算出する。算出されるコントラスト値はノイズ成分が除去された信号から生成されているので、画像の合焦位置を精度よく特定することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影装置によりスクリーン上に投影された画像の反射光を受光して、受光量に応じた信号を出力する受光素子と、
前記信号の値が予め設定された範囲内になるように、前記範囲外の信号の値を前記範囲内の値に置き換え、置き換えた信号に基づいて演算を行い前記画像のコントラスト値を出力する演算部と、
前記投影装置の光学系を駆動制御してスクリーン上に投影される画像の焦点距離を調節すると共に、前記画像のコントラスト値が最大となる前記光学系の位置を検出して、前記投影装置を合焦位置に位置合わせする制御部と、
を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
投影装置の光学系を駆動制御してスクリーン上に投影される画像の焦点距離を調節する焦点距離調節工程と、
前記投影装置によりスクリーン上に投影された画像の反射光を受光素子に受光させ、受光量に応じた信号を出力する反射光量測定工程と、
前記信号の値が予め設定された範囲内になるように、前記範囲外の信号の値を前記範囲内の値に置き換え、置き換えた信号に基づいて演算を行い前記画像のコントラスト値を出力するコントラスト値算出工程と、
前記画像のコントラスト値が最大となる前記光学系の位置を検出する合焦位置検出工程と、
を有することを特徴とするプロジェクタの焦点調節方法。
【請求項３】
投影装置の光学系を駆動制御してスクリーン上に投影される画像の焦点距離を調節する焦点距離調節処理と、
前記投影装置によりスクリーン上に投影された画像の反射光を受光素子に受光させ、受光量に応じた信号を出力する反射光量測定処理と、
前記信号の値が予め設定された範囲内になるように、前記範囲外の信号の値を前記範囲内の値に置き換え、置き換えた信号に基づいて演算を行い前記画像のコントラスト値を出力するコントラスト値算出処理と、
前記画像のコントラスト値が最大となる前記光学系の位置を検出する合焦位置検出処理と、
を実行することを特徴とするプロジェクタの焦点調節プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影レンズ光学系を動かしながらスクリーン上に投影された画像の反射光を利用して合焦位置を求め、スクリーン上に投影する画像の焦点合わせを行うプロジェクタ、その焦点調節方法、及びその焦点調節プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像をスクリーン上に投影するプロジェクタにおいて、スクリーン上に投影された画像の焦点合わせを精度よく行なうことが、プロジェクタの利便性を高めるために望まれている。
【０００３】
画像の焦点を合わせる方法の１つとして、入力した画像信号のコントラスト値が再生画像の精細度に対応していることに着目し、コントラスト値が最大となるように投影レンズの位置を合焦位置に一致させる自動焦点調節方法が知られている。
【０００４】
特許文献１に開示された自動焦点調節方法について説明する。特許文献１に開示された発明は、撮像装置に関する発明であり、図９に示されるように主レンズ１０１と、フォーカスレンズ１０２と、絞り兼用シャッター１０３と、フォーカスモータ１０４と、リセットスイッチ１０５と、光電変換素子１０６と、撮像回路１０７と、演算回路１０８と、ＣＰＵ１０９と、モード切り替えスイッチ１１０とを有している。
【０００５】
焦点距離が無限遠位置から最近位置に連続的に変化するように、被写体像を光電変換素子１０６上に結像させるフォーカスレンズ１０２を移動させる。フォーカスレンズ１０２により光電変換素子１０６上に結像された被写体像を光電変換素子１０６により電気信号に変換し、撮像回路１０７により電気信号を後段の演算回路１０８に適した輝度信号に変換する。輝度信号は、演算回路１０８に入力され、焦点評価値が求められる。図９に、焦点距離が無限遠位置から最近位置に連続的に変化するようにフォーカスレンズ１０２を移動させた時の焦点評価値を示す。焦点評価値はコントラストの大小を表しており、焦点評価値が高いほど画像の精細度が高いと言える。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８６７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の発明をプロジェクタに適用し、フォーカスレンズを連続的に変化させた場合に得られる焦点評価値は、図１１に示されるようにノイズによるピーク値が複数現れ、合焦点を頂点とした左右対称な山にはならない。このような焦点評価値を用いて合焦点の検出を行うと、ノイズ成分によってできた合焦点ではないピーク値を合焦点と誤って判定してしまうことがある。図１１に示された例では、合焦位置Ｐから離れたピーク位置Ｑを最大の焦点評価値の所と誤認している。
【０００８】
特許文献１では、撮像装置に関する発明であるため、焦点評価値に影響を与える要因は、蛍光灯などの外光の輝度が一定しないことが挙げられる。しかしながらプロジェクタの場合、この外光による影響に加えて装置内部の熱を放熱させる空冷ファンの影響も考慮しなければならない。プロジェクタは、自然放熱だけでは十分な冷却効果が得られない場合に、空冷ファンを使って熱を発生している部品の回りの空気を強制的に対流させたり、システム内部の熱を外部へ排気している。しかしながら、この空冷ファンの振動が、画像をスクリーンに投影する投影レンズに伝わり、スクリーンに投影される画像に乱れが生じてしまう。従って、この投影された画像の反射光により測定される焦点評価値にも影響を及ぼす。
【０００９】
また、プロジェクタが電源の供給を受ける交流電源は、様々な電気・電子機器が接続されていた場合、これらの機器から発生するノイズが少なからず乗ってしまう。また、交流電源に接続された各機器の消費電力が変動することにより、電源の波形そのものが歪んでしまう場合も多い。従って、この電源の供給を受けて発光するプロジェクタの光源は、これらの影響により光量が一定とはならない。
【００１０】
また、照明装置として蛍光灯を使用した場合、蛍光灯の輝度は一定ではないため、蛍光灯が明るい時と暗い時とで光電変換素子の受光量に変化が生じる。例えば、蛍光灯の輝度が落ち、周囲が暗い時に投影レンズから投影された画像を受光センサで受光すると、受光センサの出力も低くなる。逆に、蛍光灯の輝度が上がり、周囲が明るい時に投影レンズから投影された画像を受光センサで受光すると、受光センサの出力も高くなる。これらの誤差が焦点評価値にノイズとして表れることになる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ノイズによる影響を排除して合焦点への位置合わせを精度よく行うことができるプロジェクタ、その焦点調節方法、およびその焦点調節プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために請求項１記載のプロジェクタは、投影装置によりスクリーン上に投影された画像の反射光を受光して、受光量に応じた信号を出力する受光素子と、前記信号の値が予め設定された範囲内になるように、前記範囲外の信号の値を前記範囲内の値に置き換え、置き換えた信号に基づいて演算を行い前記画像のコントラスト値を出力する演算部と、前記投影装置の光学系を駆動制御してスクリーン上に投影される画像の焦点距離を調節すると共に、前記画像のコントラスト値が最大となる前記光学系の位置を検出して、前記投影装置を合焦位置に位置合わせする制御部と、を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項１記載のプロジェクタは、ノイズ成分がない時に受光素子から出力される信号レベルの範囲を予め求めておき、受光素子から出力された信号がこの範囲内にない場合にノイズ成分が乗った信号であると判定する。そして、範囲外の値を範囲内に置き換える処理を行っている。このようにして求められた信号に対して演算を行い画像のコントラスト値を算出している。算出されるコントラスト値はノイズ成分が除去された信号から生成されたものであるから、ノイズ成分による複数のピーク値が現れるようなことがなく、合焦位置の特定を精度よく行うことができる。
【００１４】
請求項２記載のプロジェクタの焦点調節方法は、投影装置の光学系を駆動制御してスクリーン上に投影される画像の焦点距離を調節する焦点距離調節工程と、前記投影装置によりスクリーン上に投影された画像の反射光を受光素子に受光させ、受光量に応じた信号を出力する反射光量測定工程と、前記信号の値が予め設定された範囲内になるように、前記範囲外の信号の値を前記範囲内の値に置き換え、置き換えた信号に基づいて演算を行い前記画像のコントラスト値を出力するコントラスト値算出工程と、前記画像のコントラスト値が最大となる前記光学系の位置を検出する合焦位置検出工程と、を有することを特徴としている。
【００１５】
請求項２記載のプロジェクタの焦点調節方法は、ノイズ成分がない時に受光素子から出力される信号レベルの範囲を予め求めておき、受光素子から出力された信号がこの範囲内にない場合にノイズ成分が乗った信号であると判定する。そして、範囲外の値を範囲内に置き換える処理を行っている。このようにして求められた信号に対して演算を行い画像のコントラスト値を算出している。算出されるコントラスト値はノイズ成分が除去された信号から生成されたものであるから、ノイズ成分による複数のピーク値が現れるようなことがなく、合焦位置の特定を精度よく行うことができる。
【００１６】
請求項３記載のプロジェクタの焦点調節プログラムは、投影装置の光学系を駆動制御してスクリーン上に投影される画像の焦点距離を調節する焦点距離調節処理と、前記投影装置によりスクリーン上に投影された画像の反射光を受光素子に受光させ、受光量に応じた信号を出力する反射光量測定処理と、前記信号の値が予め設定された範囲内になるように、前記範囲外の信号の値を前記範囲内の値に置き換え、置き換えた信号に基づいて演算を行い前記画像のコントラスト値を出力するコントラスト値算出処理と、前記画像のコントラスト値が最大となる前記光学系の位置を検出する合焦位置検出処理と、を実行することを特徴としている。
【００１７】
請求項３記載のプロジェクタの焦点調節プログラムは、ノイズ成分がない時に受光素子から出力される信号レベルの範囲を予め求めておき、受光素子から出力された信号がこの範囲内にない場合にノイズ成分が乗った信号であると判定する。そして、範囲外の値を範囲内に置き換える処理を行っている。このようにして求められた信号に対して演算を行い画像のコントラスト値を算出している。算出されるコントラスト値はノイズ成分が除去された信号から生成されたものであるから、ノイズ成分による複数のピーク値が現れるようなことがなく、合焦位置の特定を精度よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、プロジェクタの光源、外光やプロジェクタの空冷ファンによって生じるノイズ成分を除去した信号から画像のコントラスト値を生成するので、このコントラスト値から焦点位置の特定を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に示されるように本実施例のプロジェクタ２は、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光して、画像の焦点距離を判定するためのコントラスト値を出力する自動焦点検出装置２０と、プロジェクタ２に対するスクリーン１の相対的な傾斜角度を、水平面内および垂直面内において正確に測定する第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４とを備えている。
【００２１】
また、図１に示す制御回路５は、自動焦点検出装置２０と、第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４と、図示しないパーソナルコンピュータ等の機器から画像を入力して、画像情報を出力する投影画像生成部６と、投影レンズ光学系８へ画像を出力する表示駆動部７と、投影レンズ光学系８の焦点距離を可変するために、光軸に沿って投影レンズ光学系８を移動させるステッピングモータ等からなる光学系駆動部２３と、を制御する。
【００２２】
制御回路５は、投影レンズ光学系８を駆動させる光学系駆動部２３を制御することでスクリーン１上に投影される画像の焦点距離を調節する。さらに、制御回路５は、第１ライン型パッシブ測距装置３の演算部３２および第２ライン型パッシブ測距装置４の演算部４２からの出力に基づいて、プロジェクタ２に対するスクリーン１の水平方向および垂直方向の相対的な傾斜角度を算出する。制御回路５は、また、算出された傾斜角度に基づいて台形歪を補正するように投影画像生成部６と表示駆動部７を制御し、スクリーン１の上下、左右に投影される画像の拡大、縮小を行なう。
【００２３】
メモリ部１０は、プロジェクタ２の構成に必要なデータや命令を記憶していて、制御回路５と演算部２２と演算部３２及び４２等に随時データや命令を供給し、これら各部から演算結果のデータを受け取る。また、メモリ部１０は不揮発性のフラッシュメモリや揮発性のＲＡＭなどの２種類のメモリ装置を有し、必要なデータや命令、および長期的に使用されるデータを不揮発性のメモリ装置に記憶し、一時的にのみ使用されるデータを揮発性のメモリ装置に記憶する。
【００２４】
自動焦点検出装置２０には、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の、スクリーン１での反射光を受光する受光センサ２１と、受光センサ２１から出力される電気信号に基づいて演算を行い、画像のコントラスト値を出力する演算部２２とを有している。受光センサ２１として、ＣＣＤラインセンサなどを適用することができる。
【００２５】
図２を参照しながら自動焦点検出装置２０の演算部２２について説明する。図２に示されるように演算部２２は、受光センサ２１から入力した電気信号から高周波成分を取り出す高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２２ａと、高周波成分だけとなった輝度信号の振幅検波を行なう検波器２２ｂと、検波器２２ｂの検波出力をＡ／Ｄ変換し、ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２ｃと、Ａ／Ｄ変換後のディジタル信号が予め設定された範囲内の値となるように、範囲外の値を範囲内の値に置き換える丸め込み演算部２２ｄと、丸め込み演算部２２ｄによる丸め込み処理後の信号を積分する積分器２２ｅと、を有している。積分器２２ｅからは図１０に示すような画像信号のコントラスト値が出力される。
【００２６】
画像信号の高周波成分に現れるコントラスト値は、図１０に示されるように、合焦位置でコントラスト値が最大となり、合焦位置から外れるに従って、コントラスト値が減少していくという特性を有している。この特性を利用して本実施例は、投影レンズ光学系８によって投影される画像がスクリーン１上に像を結ぶ時の投影レンズ光学系８の位置（合焦位置）を検出する。
【００２７】
より詳細に説明すると、まず、オートフォーカス用の画像パターンを投影レンズ光学系８からスクリーン１に投影する。投影レンズ光学系８は光学系駆動部２３によって図１０に示す初期位置から一定の速度で移動し、図１０に示す最近位置まで移動する。初期位置とは、投影レンズ光学系８によって投射される画像のピントが合う位置（合焦位置）が無限遠となる投影レンズ光学系８の位置であり、最近位置とは、投影レンズ光学系８がプロジェクタ２に最も近い位置にピントを合わせることができる投影レンズ光学系８の位置である。一定の速度で移動する投影レンズ光学系８から投射され、スクリーン１で反射された反射光を受光センサ２１で受光して、受光センサ２１の受光量に応じた電気信号を出力する。演算部２２は、受光センサ２１から出力される電気信号に演算を行い、所定時間毎に画像のコントラスト値を算出する。算出されるコントラスト値は、投射光がスクリーン１上に像を結ぶ時に最大値となるため、制御回路５で演算部２２から出力されるコントラスト値を比較していくことで、コントラスト値が最大となる位置を検出することができる。
【００２８】
しかしながら、投影レンズ光学系８を初期位置から最近位置に連続的に移動させて測定されるコントラスト値は、図１１に示されるようにノイズ成分によるピーク値が複数含まれたものとなる。このようなコントラスト値を用いて合焦点の検出を行うと、ノイズ成分によってできた合焦点ではないピーク値を合焦点と誤って判定してしまうことがある。図１１に示された例では、合焦位置Ｐから離れたピーク位置Ｑをコントラスト値が最大の所と誤認している。
【００２９】
コントラスト値にノイズ成分が乗ってしまう要因としては、上述したようにプロジェクタの光源の光量が一定しない、外光の輝度が一定しない、プロジェクタに設けられた空冷ファンによる振動が、画像をスクリーンに投影する投影レンズ光学系８に伝わり、スクリーン１に投影される画像に乱れが生じる、などが挙げられる。
【００３０】
このため本実施例は、受光センサ２１から出力される、投影画像の反射光量に応じた信号に対して丸め込み処理を実施し、ノイズ成分を除去している。具体的には、受光センサ２１を構成する各セルからの信号（以下、セルデータと呼ぶ）に対して、図２に示す演算部２２の丸め込み演算部２２ｄで丸め込み処理を実施する。丸め込み演算部２２ｄは、Ａ／Ｄ変換器２２ｃから出力されるディジタルのセルデータの値と、予め設定された最大値（以下、設定最大値と呼ぶ）とを比較している。また、セルデータの値と予め設定された最小値（以下、設定最小値と呼ぶ）とを比較している。ディジタルのセルデータの値が設定最大値よりも大きい場合には、該当セルからのセルデータを設定最大値に置き換える。また、セルデータの値が設定最小値よりも小さい場合には、該当セルからのセルデータの値を設定最小値に置き換える。
【００３１】
設定最大値、及び設定最小値は、ノイズ成分が乗っていない、又は極力ゼロに近い状態で受光センサ２１から出力される信号レベルの範囲である。受光センサ２１から出力された信号がこの範囲内にない場合にノイズ成分が乗った信号であると判定する。そして、範囲外の値を範囲内に置き換える処理を行っている。図３には、受光センサ２１の各セルから出力され、Ａ／Ｄ変換器２２ｃによりＡ／Ｄ変換後の信号に丸め込み処理が実施された状態が示されている。
【００３２】
以上の手順でノイズ成分を排除した信号に対して、図２に示す積分器２２ｅで積分演算を行い画像のコントラスト値を算出する。算出されたコントラスト値は、ノイズ成分が除去された信号を基に生成されたコントラスト値であるので、図１１に示されるようにノイズによる複数のピーク値が現れた形とはならず、図１０に示されるように合焦点で最も値の大きなコントラスト値が測定される。
【００３３】
従って、算出された画像のコントラスト値から、スクリーン１上に投影される画像の焦点合わせを精度よく行うことが可能となる。
【００３４】
図４、５に示されたフローチャートを参照しながら合焦位置特定の手順を説明する。まず、図４に示されたフローチャートを参照しながら自動焦点検出装置２０によるコントラスト値の算出の手順を説明する。プロジェクタ２の電源投入後に自動焦点調節操作が開始される。まず、光学系駆動部２３により投影レンズ光学系８が初期位置に駆動され、データを記憶する制御回路５及び演算部２２の記憶領域（レジスタ）が初期化される（ステップＳ１）。初期化される情報には、時間を計時するタイマの値と、演算部２２によって算出されるコントラスト値（ｃｏｎｔ）と、受光センサ２１を構成する各セルから出力され、記録していたセルデータ［ｋ］とが挙げられる。なお、本実施例では、ステップモータ等の光学系駆動部２３により、投影レンズ光学系８が初期位置から最近位置までの全範囲を一定速度で移動する繰り出し時間Ｔｓは予め設定されているものとする。
【００３５】
次に、プロジェクタ２内に予め記憶されている、自動焦点調節に適したオートフォーカス用の画像パターンを投影レンズ光学系８によりスクリーン１に投影する（ステップＳ２）。
【００３６】
次に、投影レンズ光学系８の移動時間を計時するタイマを作動させ、光学系駆動部２３により投影レンズ光学系８を初期位置（焦点距離が無限遠となる位置）から一定速度で移動させる（繰り出し開始）。同時に受光センサ２１によりスクリーン１に投影された画像パターンの反射光を受光する（ステップＳ３）。受光センサ２１は受光した反射光量に応じた信号を後段の演算部２２に出力する（ステップＳ４）。受光センサ２１からの信号は演算部２２でフィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理などが施され、ディジタルのセルデータが出力される（ステップＳ６）。
【００３７】
演算部２２の丸め込み演算部２２ｄは、受光センサ２１の各セルから出力されるセルデータの値が予め設定された設定最小値よりも小さいか否かをまず比較する（ステップＳ７）。セルデータの値が予め設定した設定最小値よりも小さい場合には（ステップＳ７／ＹＥＳ）、該当セルからのセルデータの値を設定最小値に置き換える（ステップＳ８）。また、セルデータの値が予め設定した設定最小値よりも大きい場合には（ステップＳ７／ＮＯ）、該当セルからのセルデータをそのまま後段の積分器２２ｅに出力する。
【００３８】
次に、丸め込み演算部２２ｄは、セルデータの値が予め設定した設定最大値よりも大きいか否かを比較する。セルデータの値が予め設定した設定最大値よりも大きい場合には（ステップＳ９／ＹＥＳ）、該当セルからのセルデータの値を設定最大値に置き換える（ステップＳ１０）。また。セルデータの値が予め設定した設定最大位置よりも小さい場合には（ステップＳ９／ＮＯ）、該当セルからのセルデータをそのまま後段の積分器２２ｅに出力する。
【００３９】
上述した手順を繰り返し（ステップＳ１１、かつＳ１２／ＮＯ）、受光センサ２１の各セルからのセルデータの設定最小値、および設定最大値との比較が終了すると（ステップＳ１２／ＹＥＳ）、積分器２２ｅにより積分処理を行い画像のコントラスト値を算出する。
【００４０】
次に、図５に示されたフローチャートを参照しながら、画像のコントラスト値を参照して合焦位置を特定する手順について説明する。演算部２２により画像のコントラスト値が算出されると（ステップＳ２１）、制御回路５は、算出されたコントラスト値がＭａｘ＿ｃｏｎｔ値よりも大きいか否かを比較する（ステップＳ２２）。なお、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ値とは、先に測定されたコントラスト値の中で値が最大のものである。算出されたコントラスト値がＭａｘ＿ｃｏｎｔ値よりも大きい場合には（ステップＳ２３／ＹＥＳ）、このコントラスト値がＭａｘ＿ｃｏｎｔ値として記録され、コントラスト値を測定した時の時間Ｔ［ｉ］が記録される（ステップＳ２３）。また、算出されたコントラスト値がＭａｘ＿ｃｏｎｔ値よりも大きくなかった場合には（ステップＳ２２／ＮＯ）、このコントラスト値に関するデータは全て消去され、このコントラスト値に対する処理を終了する。
【００４１】
算出したコントラスト値とＭａｘ＿ｃｏｎｔ値との比較が終了すると投影レンズ光学系８の移動位置を確認する。投影レンズ光学系８を図１０に示す初期位置から最近位置まで一定速度で移動させる時にかかる時間Ｔｓは予め分かっているので、タイマのタイマ値をＴｓと比較し、投影レンズ光学系８が最近位置まで達したか否かを判定する（ステップＳ２４）。投影レンズ光学系８が最近位置まで達していなかった場合（タイマの値がＴｓになっていなかった場合）には（ステップＳ２４／ＮＯ）、図４に示すフローチャートのステップＳ４〜Ｓ１２の手順が繰り返し行われ、セルデータの丸め込み処理と、丸め込まれたセルデータから画像のコントラスト値の算出とが行われる。
【００４２】
タイマのタイマ値がＴｓとなり投影レンズ光学系８が最近位置まで移動した場合（コントラスト値の初期位置から最近位置まで測定が終了）には（ステップＳ２４／ＹＥＳ）、最近位置まで移動させる時にかかる時間Ｔｓから保持しているＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までの移動時間を減算し、合焦位置までの移動時間Ｔｒを求める（ステップＳ２５）。投影レンズ光学系８は測定が終了し、初期位置から最近位置へ移動しているので、最近位置から特定した合焦位置へ移動させるための移動時間Ｔｒを算出する。得られた時間Ｔｒだけ投影レンズ光学系８を最近位置から逆方向（最近位置から初期位置の方向）に移動させることで、投影レンズ光学系８を合焦位置に移動させることができる。
【００４３】
このように本実施例は、ノイズ成分が乗っていない、又は極力ゼロに近い状態で受光センサ２１から出力される信号レベルの範囲を登録しておき、受光センサ２１から出力された信号がこの範囲内にない場合にノイズ成分が乗った信号であると判定する。そして、受光センサ２１の出力をノイズ分を除去した値に置き換え、コントラスト値を算出している。従って、算出された画像のコントラスト値から、スクリーン１上に投影される画像の焦点合わせを精度よく行うことが可能となる。
【実施例２】
【００４４】
本実施例は、上述した実施例１と同様に、受光センサ２１の各セルから出力されるセルデータに対して丸め込み演算部２２ｄで丸め込み処理を実施する。丸め込み処理とは、予め設定された設定最大値よりも大きいセルデータを設定最大値に置き換え、予め設定された設定最小値よりも小さいセルデータを設定最小値に置き換える処理である。この丸め込み演算部２２ｄによって丸め込み処理が行われ、ノイズ成分が除去された信号から画像のコントラスト値が積分器２２ｅから一定時間毎に算出される。
【００４５】
制御回路５は、積分器２２ｅにより出力されるコントラスト値を予め設定されたしきい値と比較する。このしきい値は、一定値以上のコントラスト値だけを抽出するために用いる。しきい値よりも値の大きいコントラスト値が検出されると、このコントラスト値が測定された時の移動時間（投影レンズ光学系８の初期位置から現在位置までの移動時間）を記録しておく。投影レンズ光学系８の初期位置から最近位置までの移動が終了し、コントラスト値の測定が終了すると、記録している複数の移動時間（しきい値よりも値の大きいコントラスト値が測定された時の移動時間）の平均値を求める。図６では、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の移動時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・Ｔｎが検出され、これらの平均値を求めて合焦位置としている。すなわち、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が測定された時の移動時間を保持しておき、これらの平均の移動時間を合焦点への移動時間と判定する。
【００４６】
ノイズの影響がまったくないと仮定して得られるコントラスト値は、合焦点を境界にして左右が略対称な形になることが知られている。本実施例で、図２に示す演算部２２の丸め込み演算部２２ｄで丸め込み処理を行い、ノイズ成分の除去を行っているがすべてのノイズ成分を完全に除去することができたわけではない。従って、自動焦点検出装置２０から出力されるコントラスト値には、ノイズ成分が多少乗っている。そこで、このノイズ成分による影響を受けずに合焦位置を特定するために、しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均を求める。これによりノイズ成分が乗ったコントラスト値であっても合焦点を精度よく特定することが可能となる。従って、スクリーン上に投影された画像を正確に焦点合わせすることができる。
【００４７】
次に、図７に示されたフローチャートを参照しながら本実施例の動作手順を説明する。なお、自動焦点検出装置２０によるコントラスト値の算出の手順については実施例１と同一であるので説明を省略する。丸め込み処理が行われたセルデータは、積分器２２ｅで積分演算が行われ、画像のコントラスト値が一定時間毎に制御回路５に出力される（ステップＳ３１）。制御回路５は、演算部２２で算出されたコントラスト値（ｃｏｎｔ）が、予め設定されたしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３２）。もし、算出したコントラスト値（ｃｏｎｔ）がしきい値よりも大きければ（ステップＳ３２／ＹＥＳ）、このコントラスト値（ｃｏｎｔ）を測定した時の移動時間（投影レンズ光学系８の初期位置から現在位置までの移動時間）をＴ［ｉ］として記憶する（ステップＳ３３）。また、変数ｉの値を１増加させて、次にしきい値を超えたコントラスト値を測定した時間を識別する変数とする（ステップＳ３３）。算出したコントラスト値（ｃｏｎｔ）がしきい値よりも小さかった場合には（ステップＳ３２／ＮＯ）、このコントラスト値に関するデータは全て消去され、このコントラスト値に対する処理を終了する。
【００４８】
次に、現在のタイマの時間が、あらかじめ設定された繰り出し時間Ｔｓに達しているか否かを判定する（ステップＳ３４）。投影レンズ光学系８が最近位置まで達していなかった場合（タイマの値がＴｓになっていなかった場合）には（ステップＳ３４／ＮＯ）、図４に示すフローチャートのステップＳ４〜Ｓ１２の手順が繰り返し行われ、セルデータの丸め込み処理と、丸め込まれたセルデータから画像のコントラスト値の算出とが行われる。
【００４９】
もし、現在のタイマの時間が繰り出し時間Ｔｓに達したならば（ステップＳ３４／ＹＥＳ）、しきい値よりも値の大きいコントラスト値を測定した移動時間Ｔ［ｉ］の平均値を求める（ステップＳ３５）。この得られた平均の移動時間を真の合焦点と判定して、Ｔｓから平均値を減算した時間だけ投影レンズ光学系８を逆方向に移動させる（ステップＳ３６）。投影レンズ光学系８を駆動するステッピングモータの回転方向を、コントラスト値の測定方向とは逆方向（最近位置から初期位置の方向）に回転させ、投影レンズ光学系８を求めた合焦点に移動させる。
【００５０】
このように本実施例は、受光センサ２１の出力をノイズ分を除去した値に置き換えて、コントラスト値を算出している。さらに、算出したコントラスト値をしきい値と比較して、しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均値を合焦位置と判定している。すなわち、ノイズ成分を除去すると共に、除去できなかったノイズ成分による影響を考慮した合焦位置の特定を行っている。従って、投影レンズ光学系の焦点位置の特定をより高精度に行うことが可能となる。
【実施例３】
【００５１】
上述した実施例１では、投射光の焦点位置を判定するためのコントラスト値を出力する自動焦点検出装置２０と、プロジェクタ２に対するスクリーン１の相対的な傾斜角度を、水平面内および垂直面内において正確に測定する第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４とを別々に設けていた。
【００５２】
本実施例では、図８に示されるように第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４のいずれか一方に実施例１の自動焦点検出装置の機能を持たせている。第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４の撮像部３１、４１にはラインセンサが用いられているので、このラインセンサのいずいれかの出力を、演算部３２または４２により演算し、画像のコントラスト値を出力する。制御回路５は、第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４のいずれか一方から出力されるコントラスト値により、コントラスト値が最大となる位置を検出して、投影レンズ光学系８からの画像がスクリーン１上に投影されるように位置合わせを行なう。また、詳細測定の際にも第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４のいずれか一方から出力されるコントラスト値により、コントラスト値が最大となる位置を検出する。
【００５３】
このように本実施例は、投射光の焦点位置を検出する焦点検出機能を、測距装置に設けたことにより、部品点数を削減しプロジェクタの構成を簡略化させることが可能となる。
【実施例４】
【００５４】
次に、本発明のプロジェクタの焦点調節プログラムの実施例を説明する。本実施例は、図１に示す各部が行う処理手順を、ハードウェア回路と、ハードウェア回路から制御プログラムを読み出して、この制御プログラムに従った処理を行なうコンピュータとによって行なうものである。具体的には、コンピュータに、次の各処理を実行させる。まず、投影レンズ光学系８を駆動制御してスクリーン１上に投影される画像の焦点距離を調節する焦点距離調節処理を実行する。次に、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光センサ２１に受光させ、反射光の受光量に応じた信号を出力する反射光量測定処理を実行する。次に、信号の値が予め設定された範囲内になるように、範囲外の信号の値を範囲内の値に置き換え、置き換えた信号に演算を行い画像のコントラスト値を出力する。そして、出力される画像のコントラスト値が最大となる光学系の位置を検出する合焦位置検出処理を実行する。
【００５５】
このようにして本実施例においても、ノイズ成分がない時に受光センサ２１から出力される信号レベルの範囲を予め求めておき、受光センサ２１から出力された信号がこの範囲内にない場合にノイズ成分が乗った信号であると判定する。そして、範囲外の値を範囲内に置き換える処理を行っている。このようにして求められた信号に対して演算を行い画像のコントラスト値を算出している。算出されるコントラスト値はノイズ成分が除去された信号から生成されたものであるから、ノイズ成分による複数のピーク値が現れるようなことがなく、合焦位置の特定を精度よく行うことができる。
【００５６】
なお、上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、投影レンズ光学系８によって投射される画像のピントが合う位置（合焦位置）が無限遠となる投影レンズ光学系８の位置を初期位置として、投影レンズ光学系８をこの初期位置から焦点距離が短くなる方向に移動させていた。これとは逆に、画像のピントが合う位置（焦点距離）が最も短くなる投影レンズ光学系８の位置を初期位置として、投影レンズ光学系８をこの初期位置から焦点距離が長くなる方向に移動させるものであってもよい。また、上述した実施例では、投影レンズ光学系８の位置を初期位置からの移動時間で求めていたが、投影レンズ光学系８を駆動するステッピングモータのステップ数により位置を把握するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例のプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２】演算部２２の構成を示すブロック図である。
【図３】丸め込み演算部２２ｄによる丸め込み処理を説明するための図である。
【図４】画像のコントラスト値を求める手順を示すフローチャートである。
【図５】求められたコントラスト値による合焦位置の特定手順を示すフローチャートである。
【図６】測定により得られたコントラスト値と、しきい値よりも大きいコントラスト値が測定された時の移動時間とを示す図である。
【図７】実施例２の動作手順を示すフローチャートである。
【図８】実施例３の構成を示すブロック図である。
【図９】特許文献１に開示された発明の構成を示す図である。
【図１０】合焦点と焦点評価値（コントラスト値）との関係を示す図である。
【図１１】測定されるコントラスト値にノイズが乗った状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  スクリーン                    ２  プロジェクタ
３  第１ライン型パッシブ測距装置  ４  第２ライン型パッシブ測距装置
５  制御回路                      ６  投影画像生成部
７  表示駆動部                    ８  投影レンズ光学系
１０  メモリ部                    ２０  自動焦点検出装置
２１  受光センサ                  ２２  演算部
２２ａ  ＨＰＦ                    ２２ｂ  検波器
２２ｃ  Ａ／Ｄ変換器              ２２ｄ  丸め込み演算部
２２ｅ  積分器                    ３１、４１  撮像部
３２、４２  演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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